(57)【要約】【課題】複数のレンズを備えたレンズモジュール、計算ユニット、および処理ユニットを有する全空間監視用ビデオカメラ装置を提供する。【解決手段】レンズモジュールは異なる方向からの画像を捕捉し、複数の画像データを生成し、それから計算ユニットに画像データを出力する。計算ユニットは受け取った画像データを計算し、処理ユニットに画像データを出力する。処理ユニットは計算ユニットの出力に従って、画像データを圧縮し、圧縮した画像データをホスト装置に出力する。【選択図】  図３
2007135176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
捕捉した画像をホスト装置に転送するために用いられる全空間監視用ビデオカメラ装置であって、
異なる方向から画像を捕捉するための複数のレンズを備え、複数の画像データを生成するレンズモジュールと、
画像データを受け取り、受け取った画像データを計算するために用いられる計算ユニットと、
計算ユニットの出力に従って画像データを圧縮し、結果をホスト装置に出力するために用いられる処理ユニットを有するビデオカメラ装置。
【請求項２】
処理ユニットが、全ての画像データを圧縮して組み合わせる請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項３】
処理ユニットが、画像データの一部を圧縮して組み合わせる請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項４】
処理ユニットが、画像データを各々圧縮する請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項５】
異なる方向から画像を捕捉するための複数のレンズを備え、複数の画像データを生成するレンズモジュールと、
画像データを受け取り、受け取った画像データを計算するために用いられる第一計算ユニットと、
第一計算ユニットの出力に従って画像データを圧縮するために用いられる処理ユニットと、
通信インタフェースを介して処理ユニットの出力を受け取り、処理ユニットの出力を復元するために用いられる復号化素子を有する全空間監視用ビデオカメラ装置。
【請求項６】
復号化素子が、
処理ユニットから転送されたデータ形式に従って、異なる形式の画像フレームを分割するために用いられる第二計算ユニットと、
第二計算ユニットの出力を復元するために用いられる復元ユニットを有する請求項１記載のビデオカメラ装置。
【請求項７】
異なる形式の画像が、組み合わせて圧縮した全ての画像データの画像、組み合わせて圧縮した画像データの一部の画像、個々に圧縮した画像を含む請求項６記載のビデオカメラ装置。
【請求項８】
通信インタフェースが、有線または無線インターネットを含む請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項９】
通信インタフェースが、ＬＡＮを含む請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項１０】
処理ユニットが、画像データを全て圧縮して組み合わせる請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項１１】
処理ユニットが、画像データの一部を圧縮して組み合わせる請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項１２】
処理ユニットが、画像データを各々圧縮する請求項５記載のビデオカメラ装置。
【請求項１３】
第一接続面と第二接続面を備えた第一固定部と、
第一接続面に回転可能なように取り付けた第一回転部と、
第一回転部に共に配置し、異なる場所からの画像を捕捉する複数の第一レンズを有するビデオカメラのレンズモジュール。
【請求項１４】
さらに、
第三接続面と第四接続面を備えた第二固定部と、
第三接続面に回転可能なように固定した第二回転部と、
第二回転部上に共に配置した複数の第二レンズを有する請求項１３記載のビデオカメラのレンズモジュール。
【請求項１５】
所定の第一角度が、所定の第二角度と等しい請求項１４記載のビデオカメラのレンズモジュール。
【請求項１６】
第二レンズが、空間の上側半分からの画像を捕捉するために用いられる請求項１４記載のビデオカメラのレンズモジュール。
【請求項１７】
第一レンズが、空間の下側半分からの画像を捕捉するために用いられる請求項１３記載のビデオカメラのレンズモジュール。
【請求項１８】
第一レンズの数が、第二レンズの数と等しい請求項１３記載のビデオカメラのレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビデオカメラ装置に関する。より詳細には、この発明は全空間監視用ビデオカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視システムでは、監視範囲の幅と監視画像の即時性が、監視システムの性能を判断するための二つの重要な要素となっている。監視範囲を広く、監視画像をより即時的にすることが、様々な監視システムが実現したいと思っているものである。
【０００３】
既存の監視システムでは、監視ビデオカメラ製品は、単一レンズを一般に使用して固定角を監視しており、これによって死角が生じている。
【０００４】
従って、光学的設計によって、単一レンズで全空間を監視可能ないくつかの製品が提供されている。図１は、既存の単一レンズのビデオカメラ装置を示す概略ブロック図である。図１を参照すると、大凸レンズ１０４、レンズ１０６、透明固定ロッド１０８、および小凸レンズ１１０を含む既存のビデオカメラ装置は、固定スポット１０２に固定されている。ここで、レンズ１０６は、大凸レンズ１０４と小凸レンズ１１０の光学的反射理論に従ってパノラマ監視を行う。
【０００５】
しかし、図１に示したビデオカメラ装置は捕捉した画像を処理する際、大凸レンズ１０４と小凸レンズ１１０の曲率を正確に計算しなければならず、このため画像処理の手順が非常に複雑になる。さらに、この種のレンズの視野角は制限され、監視範囲全体をカバーできず、監視に多くの死角が生じ、半空間（開いた視覚空間の半分）の画像だけになる。この場合、複数の単一レンズ監視ビデオカメラを異なる場所に配置し、全監視範囲をカバーするマルチアングル監視の目的を実現しなければならず、その結果、ケーブルレイアウトのコストと管理費用が増大する。
【０００６】
図２は、一面の監視だけが可能な典型的な単一レンズのビデオカメラ装置が捕捉した画像の画像処理を示す図である。図２を参照すると、３個のビデオカメラが捕捉した画像（図に示したように２０２、２０４および２０６）をパノラマ画像に組み合わせる。この方法の欠点は、３個のビデオカメラが異なる場所から画像を捕捉し、捕捉した画像が異なる撮影角を含む場合、パノラマ画像を組み合わせることが難しくなることである。その上、複数のビデオカメラを用いるので、ケーブルレイアウトの複雑性およびハードウェアコストが増大する。
【０００７】
さらに、いくつかのビデオカメラ製品は単一レンズの回転によって全空間監視を行うことができるといっても、その時間差によって、それらは全空間を即時的には監視できない。従って、全空間監視の目的は実現されても、特定の時点でビデオカメラが捕捉した画像の外側の領域は監視範囲内にはないことになる。その結果、時差のために死角が生じる。
【０００８】
上記のように、異なる場所に複数のビデオカメラをセットアップする既存の方法は、パノラマ画像の角度の補正における困難性、設置空間の無駄、システム構成コストの増大等の多くの欠点を有するので経済的ではない。さらに、システムをセットアップする際、余分なケーブル設置コストが必要とされ、後々の管理において監視ケーブルの管理費用が増大することとなる。一方、単一角度非同期の全空間監視に単一レンズを用いる場合、時間的な死角が発生し、監視の即時性が実現できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、この発明は、全空間（３Ｄオープン視覚空間）監視用ビデオカメラ装置を提供することを対象とし、前記装置は空間的または時間的死角のない画像を捕捉し、パノラマ画像の組み合わせの角度補正における困難性を減らし、製品製造コスト、設置、管理および設置空間を低減できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の別の形態によると、ビデオカメラのレンズモジュールが提供され、前記モジュールの回転部分上には複数のレンズを取り付けて、異なる方向から画像を捕捉する。
【００１１】
上記の目的および他の目的を実現するために、この発明は、捕捉した画像をホスト装置に転送する全空間監視ビデオカメラ装置を提供する。全空間監視ビデオカメラ装置は、複数のレンズを備えたレンズモジュール、計算ユニット、および処理ユニットを有する。レンズモジュールは異なる場所からの画像を捕捉し、複数の画像データを生成し、それから画像データを計算ユニットに出力する。計算ユニットは受け取った画像データを計算し、処理ユニットに画像データを出力する。処理ユニットは計算ユニットの出力に従って画像データを圧縮し、圧縮した画像データをホスト装置に出力する。
【００１２】
この発明の別の形態によると、複数のレンズを備えたレンズモジュール、第一計算ユニット、処理ユニット、および復号化素子を有する全空間監視ビデオカメラ装置が提供される。その上、復号化素子はさらに、第二計算ユニットと復元ユニットを有する。レンズモジュールは異なる場所からの画像を捕捉し、複数の画像データを生成し、それから画像データを計算ユニットに出力する。計算ユニットは受け取った画像データを計算し、画像データを処理ユニットに出力する。処理ユニットは計算ユニットの出力に従って画像データを圧縮し、通信インタフェースを介して、圧縮した画像データを復号化素子に出力する。
【００１３】
復号化素子は、第二計算ユニットと復元ユニットを有する。計算ユニットの出力が復号化素子に送られると、次に第二計算ユニットは異なる方法で生成した画像フレームを分類し、復元ユニットに結果を出力し、復号化して最終的にパノラマ画像を生成する。
【００１４】
この発明のさらに別の形態によると、固定部分と回転部分を含むレンズモジュールが提供される。ここで、複数のレンズは回転部分に取り付け、回転部分は固定部分の接続面に回転可能なように取り付ける。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、複数のレンズを備えたレンズモジュールを導入し、レンズはマルチアングルの画像を捕捉するために、異なる場所からの画像を同時に捕捉し、３６０°半空間または３Ｄ全空間を監視でき、その結果、捕捉された画像には空間的または時間的死角がなくなる。その上、レンズモジュール構造に複数のレンズを一体化するので、パノラマ画像の組み合わせの角度補正が容易になる。さらに、システム設置時のケーブルレイアウトの余分なコストや、将来の管理費用を避けることができる。従って、製品の製造および管理コストが低減される。さらに、異なる監視環境で同じシステムを用いることができ、異なる画像圧縮および組み合わせ技術と一体化することで、異なる監視要件に適合させ、さらにシステムを再設計するコストを低減できる。
【００１６】
この発明の上記の目的および他の目的、特徴、利点を理解可能にするために、図面と共に好ましい実施例を以降で詳しく説明する。
【００１７】
以上の一般的な説明および以降の詳細な説明はどちらも例示的なものと理解されるべきであり、請求されたとおりの発明をさらに説明するものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
パノラマ画像組み合わせの角度補正の困難さを低減し、システムをセットアップする際のケーブル設置による余分なコストを避け、製品製造および管理コストを低減するために、この発明は既存の技術とは異なる全空間監視ビデオカメラ装置を提供する。その内容は、添付の図面に示したとおりの実施例を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は、この発明の典型的な実施例による全空間監視ビデオカメラ装置の回路ブロック図である。図３を参照すると、ビデオカメラ装置３０２はレンズモジュール３０４を有し、レンズモジュール３０４の出力は計算ユニット３０８に接続する。さらに、計算ユニット３０８の出力は処理ユニット３１０に接続し、処理ユニット３１０の出力はホスト装置３１２に接続する。
【００２０】
図３を参照すると、レンズモジュール３０４は複数のレンズ３０６を有し、異なる角度からの画像を捕捉し、各々画像データＤ１〜Ｄｎを生成し、計算ユニット３０８に画像データＤ１〜Ｄｎを出力する。計算ユニット３０８は受け取った画像データＤ１〜Ｄｎを計算し、それから処理ユニット３１０は計算ユニット３０８の出力に従って、画像データＤ１〜Ｄｎを圧縮して組み合わせる。
【００２１】
この実施例では、処理ユニット３１０は使用者の設定に従って、全ての画像データＤ１〜Ｄｎを組み合わせて圧縮できる。さらに、処理ユニット３１０は画像データＤ１〜Ｄｎの一部を組み合わせて圧縮することも、画像データＤ１〜Ｄｎを各々圧縮して、画像フレームを生成することもできる。次に、処理ユニット３１０は処理した結果をホスト装置３１２に出力し、その結果、使用者はホスト装置を介して、レンズ３０６が捕捉した画像を観察できる。
【００２２】
当業者には明らかなように、この発明は、捕捉した画像をホスト装置３１２に転送するためだけのものではない。実際の用途では、使用者はホスト装置３１２を介して、ビデオカメラ装置３０２を制御することもできる。ホスト装置３１２はケーブル接続によってビデオカメラ装置３０２に隣接配置することも、無線通信ネットワークで任意の場所に配置することもでき、使用者はホスト装置を介して、ビデオカメラの撮影角を変更することも、この捕捉された画像の特定の部分に異常が見出された場合、画像の特定部分を拡大するように、ビデオカメラに要求することさえできる。
【００２３】
図４は、この発明の別の実施例による全空間監視ビデオカメラ装置の回路ブロック図である。図４を参照すると、この実施例で提供されたビデオカメラ装置は、カメラモジュール４０２と復号化素子４１２を有する。ここで、同様に、カメラモジュール４０２はレンズモジュール４０４、第一計算ユニット４０８、および処理ユニット４１０を有する。
【００２４】
同様に、レンズモジュール４０４は複数のレンズ４０６を有し、複数のレンズ４０６は異なる角度からの画像を捕捉し、画像データＤ１〜Ｄｎを生成するために用いられる。レンズ４０６の出力は、生成した画像データＤ１〜Ｄｎを第一計算ユニット４０８に転送するために、第一計算ユニット４０８に接続する。ここで、第一計算ユニット４０８と処理ユニット４１０の動作原理は、図３の計算ユニット３０８と処理ユニット３１０の動作原理を参考にできるので、再度詳しくは説明しない。
【００２５】
図５は、この発明の典型的な実施例による復号化素子の回路ブロック図である。図４と図５を参照すると、復号化素子４１２は、第二計算ユニット５０４と復元ユニット５０６を有する。ここで、処理ユニット４１０は通信インタフェースを介して、その出力を復号化素子４１２内の第二計算ユニット５０４に転送し、それから第二計算ユニット５０４は処理ユニット４１０の出力を計算する。上記の通信インタフェースは、インターネット、ＬＡＮ、またはデータ通信をサポートする任意のインタフェースであってもよく、通信は有線または無線通信ネットワークを介して実行できる。
【００２６】
この発明では、第二計算ユニット５０４は第一計算ユニット４０８の出力に従って、様々な画像フレームを分割する。上記の様々な画像フレームは、全ての画像データＤ１〜Ｄｎを組み合わせて圧縮すること、画像データＤ１〜Ｄｎの一部を組み合わせて圧縮すること、または個々の画像データＤ１〜Ｄｎを圧縮することで生成される。上記のように、第二計算ユニット５０４は異なる方法で生成した画像フレームを分類し、その結果を復元ユニット５０６に出力して復元し、最終的にパノラマ画像を生成する。
【００２７】
上記の実施例のレンズモジュール（３０４、４０４）は、この発明の一実施例による図６に示した全空間監視ビデオカメラ装置の二レンズモジュールとして実装できる。二レンズモジュールは、第一固定部６０２、第一回転部６０４、および二つの第一レンズ６０６を有する。図６の破線は回転経路を表し、第一回転部６０４が第一固定部６０２に回転可能なように取り付けられていることを意味する。従って、二つの第一レンズ６０６を用いてマルチアングル画像を捕捉できる。
【００２８】
図６に示したとおりの実施例は、例えば、回転部に別のレンズを追加する等の要件に従って、当業者によって容易に修正される。図７を参照すると、図７はこの発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の三レンズモジュールを示す図であり、図８はこの発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の四レンズモジュールを示す図である。ここで、７０２と８０２は図６の６０２に対応し、７０４と８０４は図６の６０４に対応し、７０６と８０６は図６の６０６に対応する。図７と図８の実施例を参照すれば、この発明の技術の使用者はＮ（Ｎ＞０）個のレンズをレンズモジュールに設置できることを容易に推測でき、従って図６、７、および８に示した実施例はこの発明の実施例の一部にすぎない。
【００２９】
レンズモジュールが３個以上のレンズを有する場合、半空間の景色をカバーできる。この発明の一実施例による図９に示した全空間監視ビデオカメラ装置内の半空間レンズモジュールの側面を参照すると、半空間レンズモジュールは第一接続面９０８と第二接続面９１０を備えた第一固定部９０２、第一回転部９０４、複数の第一レンズ９０６、および固定スポット９１２を有する。ここで、第一レンズ９０６は全て第一回転部９０４に取り付ける。第一回転部９０４は、第一固定部９０２の第一接続面９０８に固定する。半空間レンズモジュール全体は第一固定部９０２の第二接続面９１０を介して、固定スポット９１２に固定する。ここで、固定スポット９１２は、半空間レンズモジュールを固定可能な任意の面である。
【００３０】
二つの半空間レンズモジュールは、その要件に従って図９に示した技術を備えた当業者によって、全空間レンズモジュールに一体化できる。この発明の一実施例による図１０に示した全空間監視ビデオカメラ装置の全空間レンズモジュールの側面図を参照すると、全空間レンズモジュールは、第一接続面１００８と第二接続面１０１０を備えた第一固定部１００２、第一回転部１００４、複数の第一レンズ１００６、第三接続面１０２０と第四接続面１０２２を備えた第二固定部１０１４、第二回転部１０１６、複数の第二レンズ１０１８、固定スポット１０１２および吊り下げライン１０２４を有する。１０１４、１０１６、１０１８、１０２０、および１０２２は１００２、１００４、１００６、１００８、１０１０に各々対応している。
【００３１】
ここで、第一レンズ１００６は全て、第一回転部１００４に取り付ける。第一回転部１００４は第一固定部１００２の第一接続面１００８に固定し、第二レンズ１０１８は全て第二回転部１０１６に取り付ける。第二回転部１０１６は、第二固定部１０１４の第三接続面１０２０に取り付ける。第一固定部１００２の第二接続面１０１０は第二固定部１０１４の第四接続面１０２２に連結し、こうして二つの半空間レンズモジュールを球状の全空間レンズモジュールに一体化する。それから、実際に必要とされる長さに従って、第二回転部１０１６上に吊り下げライン１０２４を設置して、固定スポット１０１２に固定し、第一レンズモジュールは空間の下側半分からの画像を捕捉でき、第二レンズモジュールは空間の上側半分からの画像を捕捉できるようにする。ここで、吊り下げライン１０２４は、全空間レンズモジュールの重量を保持可能な任意の材料のロープまたはパイプであってもよい。固定スポット１０１２は、吊り下げライン１０２４を固定可能な任意の面である。さらに、使用者は、実際の要件に従って所定の第一角度と第二角度を設定し、所定の第一角度と第二角度に従って第一レンズと第二レンズを構成できる。その上、使用者は、所定の第一角度と第二角度を同一に設定することもでき、こうして第一レンズの数と第二レンズの数を同じにする。その結果、画像データの処理が容易になる。
【００３２】
上記の半空間および全空間レンズモジュールは、使用者が監視したい特定の要件に従う任意の空間に一体化および適応できる。例えば、二つのレンズの視野角はランダムに調整できるので、Ｌ字型の通路または直線の通路内で二レンズモジュールを用いて、二つの方向の景色を監視できる。そして、例えば、広間や部屋等の閉空間に三レンズモジュールを吊し、三つのレンズの視野角を各々１２０°に調整し、三つの視野角の全体が３６０°と等しくなるようにして、パノラマ画像の監視を実現でき、どの方向にも死角は発生しない。さらに、例えば、球状の全空間レンズモジュールに二つの三レンズモジュールを組み合わせて、ホテルのロビー、宴会場、または商店街等の大きな開空間に吊し、捕捉した二つの半空間画像を組み合わせた全空間画像を監視できる。
【００３３】
要約すると、この発明が提供した全空間監視ビデオカメラ装置によると、パノラマ画像の組み合わせの角度補正が容易になるだけでなく、設置空間や製品製造コストも低減される。特に、既存の構造において生じる空間的および時間的死角がなくなる。さらに、システムをセットアップする際に必要とされる追加のレイアウトコストや、将来の管理費用を節約でき、その結果、ビデオカメラ装置の経済効率が向上する。
【００３４】
当業者には明らかなように、発明の範囲または精神から逸脱することなく、この発明の構造に様々な修正および変形を行うことができる。上記の観点から、添付の請求項およびそれらと等価なものの範囲内にある限り、この発明はその修正および変形を対象とするものとする。
【００３５】
添付の図面は、この発明をさらに理解するために含められ、この明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面はこの発明の実施例を示し、その開示内容と共に、発明の原理の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】既存の単一レンズのビデオカメラ装置を示す概略ブロック図である。
【図２】典型的な単一レンズのビデオカメラ装置が捕捉した画像の画像処理を示す図であり、前記装置は一つの面だけを監視できる。
【図３】この発明の典型的な実施例による全空間監視ビデオカメラ装置の回路ブロック図である。
【図４】この発明の別の実施例による全空間監視ビデオカメラ装置の回路ブロック図である。
【図５】この発明の典型的な実施例による復号化素子の回路ブロック図である。
【図６】この発明の実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の二レンズモジュールを示す図である。
【図７】この発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の三レンズモジュールを示す図である。
【図８】この発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の四レンズモジュールを示す図である。
【図９】この発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の半空間レンズモジュールの側面図である。
【図１０】この発明の一実施例による全空間監視ビデオカメラ装置内の全空間レンズモジュールの側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０２ 固定スポット
１０４ 大凸レンズ
１０６、３０６、４０６      レンズ
１０８ 透明固定ロッド
１１０ 小凸レンズ
３０２ ビデオカメラ装置
３０４ レンズモジュール
３０８ 計算ユニット
３１０ 処理ユニット
３１２ ホスト装置
４０２ カメラモジュール
４０４ レンズモジュール
４０８ 第一計算ユニット
４１０ 処理ユニット
４１２ 復号化素子
５０４ 第二計算ユニット
５０６ 復元ユニット
６０２ 第一固定部
６０４ 第一回転部
６０６ 第一レンズ
９０２ 第一固定部
９０４ 第一回転部
９０６ 第一レンズ
９０８ 第一接続面
９１０ 第二接続面
９１２ 固定スポット
１００２      第一固定部
１００４      第一回転部
１００６      第一レンズ
１００８      第一接続面
１０１０      第二接続面
１０１２      固定スポット
１０１４      第二固定部
１０１６      第二回転部
１０１８      第二レンズ
１０２０      第三接続面
１０２２      第四接続面
１０２４吊り下げ     ライン
Ｄ１-Ｄｎ     画像データ
【図１】
2007135176.tif 000003
【図２】
2007135176.tif 000004
【図３】
2007135176.tif 000005
【図４】
2007135176.tif 000006
【図５】
2007135176.tif 000007
【図６】
2007135176.tif 000008
【図７】
2007135176.tif 000009
【図８】
2007135176.tif 000010
【図９】
2007135176.tif 000011
【図１０】
2007135176.tif 000012